First measurement of the forward rapidity dependence of W boson transverse helicity fractions
باستخدام بيانات تصادمات بروتون-بروتون بطاقة 13 تريليون إلكترون فولت من تجربة LHCb، يقدم هذا البحث أول قياس لاعتماد السرعة الزاوية (rapidity) الأمامية لكسور الاستقطاب العرضي لبوزون W، مما يؤكد التباين القوي في السرعة الزاوية والاتفاق مع تنبؤات النموذج المعياري.
المؤلفون الأصليون: LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, S. Akar, K. Akiba, H. Al Saleh, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, A. A. Alves Jr, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, M. Bai, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, I. R. Barbosa, W. Barker, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, R. Bernet, A. Bertolin, L. Bertsch, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. B. Bonacci, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. Campomagnani, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, A. Codovini, C. S. Codovini, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, A. Corallo, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, C. Cotirlan, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, X. Dai, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, G. Darze, A. Davidson, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, A. De Robertis, E. De Santis, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, J. Dorta Moreno, A. C. dos Reis, J. Dos Santos Oliveira, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, K. Duwe, A. Dziurda, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, R. Fiorenza, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Y. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, M. Fulghieri, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, J. George, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, A. Glioti, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. Gong, J. A. Gooding, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, R. Grande Quartieri, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, M. Guittiere, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, A. Henrot, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, S. Jacevicius, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, V. Kholoimov, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, A. Kupsc, A. Kurzina, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, M. Lehuraux, C. Lemettais, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, L. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, J. Lyu, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, R. Mangrulkar, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, S. E. R. Medaer, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, S. Mico, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. Mu, N. Muangkod, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, J. Nombela Royo, C. Normand, A. Novo Cal, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, O. Okhrimenko, R. Oldeman, N. Oldman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, L. Palombini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, C. Perez, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, E. Picatoste Olloqui, M. Piccini, L. Piccolo, F. Piernas Diaz, B. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, G. Ramsey, M. S. Rangel, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, H. Schumacher, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, S. Shelton, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, G. Souza De Castro, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, O. Steinkamp, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. Sun, D. Sundfeld, P. Svihra, V. Svintozelskyi, J. Swallow, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, A. Valassi, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, P. Varrella, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, C. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, A. S. White, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, T. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, M. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, T. Zies, D. Zuliani, X. Zuo
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم الجسيمات دون الذرية، لا تكتفي الجسيمات بالوجود فحسب، بل إنها تدور. هذا الدوران الجوهري، المعروف باسم "اللف المغزلي" (spin)، يمنح الجسيمات اتجاهاً محدداً في الفضاء، تماماً كما أن للعبة "البلبل" (spinning top) اتجاهاً تميل إليه أثناء دورانها. وعندما تتحلل جسيمات معينة، يعتمد المسار الذي تنطلق فيه شظاياها كلياً على اتجاه هذا اللف المغزلي. لقد أدرك الفيزيائيون لعقود من الزمن أن القوة المسؤولة عن التحلل الإشعاعي، والتي تُسمى "القوة الضعيفة"، لديها تفضيل متميز: فهي تفضل الجسيمات التي تدور في اتجاه واحد على غيرها. هذا التفضيل هو قاعدة أساسية في الطبيعة، منسوجة في نسيج "النموذج القياسي"، وهو النظرية التي تصف كيفية تفاعل اللبنات الأساسية للكون. ومع ذلك، وبينما أكد العلماء هذه القاعدة في سياقات عديدة، فإن الكون ليس متجانساً؛ إذ تتغير الظروف التي تصطدم فيها الجسيمات بناءً على المكان الذي تنظر إليه ومدى سرعة حركتها. إن فهم كيفية تغير تفضيلات اللف المغزلي هذه عبر مناطق ومستويات طاقة مختلفة أمر بالغ الأهمية، فهو يعمل بمثابة "اختبار إجهاد" لنظرياتنا، ليكشف ما إذا كان فهمنا للكون يظل صامداً في البيئات القاسية أو غير المستكشفة سابقاً، أم أن هناك فيزياء جديدة خفية قد تكمن في التفاصيل.
قام فريق من الباحثين في مصادم الهادرونات الكبير، باستخدام كاشف يُدعى (LHCb)، برسم خرائط لتفضيلات اللف المغزلي هذه في منطقة من الفضاء لم تُستكشف من قبل. وقد ركزوا على "بوزون W"، وهو جسيم ثقيل يحمل القوة الضعيفة ويتحلل فوراً تقريباً إلى "ميون" و"نيوترينو". ولأن النيوترينو يفلت من الكشف، لم يستطع الباحثون رؤية الصورة الكاملة للتحلل بشكل مباشر. وبدلاً من ذلك، درسوا "الميون"، وهو الجسيم المشحون المتبقي، وكيف تتغير سرعته وموقعه اعتماداً على الاتجاه الذي كان يتحرك فيه بوزون W الأصلي. ومن خلال تحليل بيانات ناتجة عن 5.1 فيمتوفارن من تصادمات بروتون-بروتون عند طاقة تبلغ 13 تيرا إلكترون فولت، تمكنوا من إعادة بناء حالة اللف المغزلي لبوزون W أثناء تحركه للأمام، مغطين نطاق "السرعة الزاوية" (rapidity) من صفر إلى خمسة. وتعد هذه المنطقة الأمامية فريدة من نوعها لأن التصادمات هناك تكون غير متماثلة للغاية، وتتضمن أنواعاً مختلفة من الجسيمات داخل البروتونات عما يوجد في مركز الكاشف.
وجد الباحثون أن لف بوزون W المغزلي ليس ثابتاً، بل يتغير بشكل كبير مع تحرك الجسيم بسرعة أكبر في الاتجاه الأمامي. ففي أدنى نطاق طاقة قاموا بقياسه، كانت بوزونات W مزيجاً من حالات لف مختلفة. ولكن مع زيادة السرعة الزاوية، أصبحت الجسيمات "يسراوية اليد" (left-handed) بالكامل تقريباً، مما يعني أن دورانها كان محاذياً لاتجاه محدد بالنسبة لحركتها. وبالنسبة لبوزونات W ذات الشحنة الموجبة، ارتفعت نسبة اليسارية من حوالي 23 بالمائة إلى ما يقرب من 100 بالمائ % عند أعلى السرعات. وأظهرت بوزونات W سالبة الشحنة اتجاهاً مشابهاً، وإن كان أقل حدة، حيث ظلت يسارية اليد في الغالب مع تحول طفيف أثناء حركتها. وتتطابق هذه النتائج مع تنبؤات النموذج القياسي بدقة عالية، مما يؤكد أن النظرية تصف بشكل صحيح كيفية سلوك القوة الضعيفة حتى في هذه التصادمات الأمامية عالية السرعة.
وللوصول إلى هذه النتيجة، توجب على الفريق فصل الإشارة عن كم هائل من الضوضاء الخلفية. فقد اختاروا الأحداث التي يُنتج فيها ميون واحد بزخم واتجاه محددين، مع استبعاد المليارات من أحداث التصادم الأخرى. واستخدموا محاكاة حاسوبية لإنشاء نماذج لما قد يبدو عليه مسار الميون إذا كان بوزون W يمتلك لفاً يسارياً، أو يمينياً، أو لفاً عمودياً على حركته. ومن خلال مقارنة البيانات الفعلية من الكاشف مقابل هذه النماذج، استطاعوا تحديد نسبة كل حالة من حالات اللف الموجودة في البيانات. تطلب التحليل معايرة دقيقة لقياسات الكاشف ومحاسبة صارمة للأخطاء المحتملة، مثل عدم اليقين في زخم الجسيمات أو كفاءة الكواشف في رصدها. ورغم هذه التحديات، أظهرت البيانات اعتماداً واضحاً وقوياً على اتجاه الحركة، حيث أصبحت الحالة اليسارية هي المهيمنة مع تحرك الجسيمات أكثر نحو الأمام.
يوفر هذا القياس أول نظرة مباشرة على كسور اللف المستعرض لبوزونات W في المنطقة الأمامية. وبينما درست تجارب سابقة هذه الجسيمات في سياقات أخرى، مثل إنتاجها جنباً إلى جنب مع الكواركات القمة (top quarks) أو عند السرعات العالية في مركز الكاشف، إلا أن المنطقة الأمامية قدمت مختبراً جديداً. هنا، تهيمن على التصادمات تفاعلات جسيمات محددة داخل البروتون، مما يخلق بيئة فريدة حيث يُتوقع أن يكون الفصل بين حالات اللف المختلفة واضحاً للغاية. إن حقيقة توافق البيانات المرصودة جيداً مع التنبؤات النظرية تعزز الفهم الحالي للقوة الضعيفة؛ فهي تؤكد أن الطبيعة "الكيرالية" (chiral nature) للتفاعل، والتي تفضل الجسيمات يسراوية اليد، تظل قائمة حتى عندما تضطرب ديناميكيات التصادم بسبب الحركة الأمامية للبروتونات. ويعد هذا العمل بمثابة معيار مرجعي جديد للدراسات المستقبلية، مما يضمن دقة نماذج إنتاج الجسيمات في جميع الاتجاهات، وهو أمر ضروري للبحث عن فيزياء جديدة في السنوات القادمة.
ملخص تقني: أول قياس لاعتماد الكسر الاستقطابي العرضي لبوزون W على السرعة الزاوية الأمامية
المشكلة والدوافع
في النموذج المعياري (SM)، يمتلك التفاعل الضعيف ذو التيار المتدفق (charged-current) بنية كيرالية (V–A)، حيث يربط بوزونات W بالفرميونات اليسارية والفرميونات المضادة اليمينية. يسمح هذا التفاعل بثلاث حالات استقطاب (helicity): اليسارية (fL)، واليمينية (fR)، والطولية (f0). وبينما تمت دراسة استقطاب بوزونات W في مصادم التدرون الكبير (LHC) وتدرون (Tevatron) عبر اضمحلالات الكوارك القمي وإنتاج الزخم المستعرض العالي (pT)، إلا أن منطقة السرعة الزاوية الأمامية (2<η<5) ظلت غير مستكشفة إلى حد كبير. وفي هذه المنطقة، يُتوقع أن تؤدي التصادمات الجزئية شديدة عدم التماثل إلى فصل واضح بين كسور الاستقطاب اليسارية واليمينية. لم تغطِ القياسات السابقة هذا الحيز الكينماتيكي المحدد، مما ترك فجوة في اختبار التداخل بين توزيعات الكثافة الجزئية (PDFs)، وتأثيرات الكروموديناميكا الكمية (QCD) من الرتب العليا، والطبيعة الكيرالية للتفاعل الضعيف في الاتجاه الأمامي.
المنهجية
قام تعاون LHCb بتحليل بيانات تصادمات البروتون-بروتون ($pp)التيتمتسجيلهاعندطاقةمركزالكتلة\sqrt{s} = 13تريليونإلكترونفولت،وهومايعادللمعاناًمتكاملاًقدره5.1 \text{ fb}^{-1}جُمعبينعامي2016و2018.ركزالتحليلعلىاضمحلالاتW \to \mu\nu_\muضمننطاقالقبولالأماميلكاشفLHCb(حيث2.2 \le \eta_\mu \le 4.4و27 \le p_T^\mu \le 45$ GeV).
- اختيار الأحداث: اشترطت المرشحات احتواء الحدث على ميون واحد منعزل تماماً يستوفي معايير تحديد الهوية والقياس الكينماتيكي الصارمة. وتم تقليل الخلفيات الناتجة عن اضمحلالات الهيفي-فلفر (heavy-flavor)، و W→τν، و Z→μ+μ− باستخدام اتساق الرأس الأولي (primary vertex)، والعزل القائم على المسار، وحظر الكتلة الثابتة.
- بناء النماذج المرجعية (Templates): نظراً لأن النيوترينو لا يمكن رصده، فإن زاوية الاضمحلال θ∗ في إطار كولينز-سوبرز (Collins–Soper) لا يمكن إعادة بنائها لكل حدث على حدة. بدلاً من ذلك، استخدم التحليل التوزيع المشترك للزخم المستعرض للميون (pTμ) والسرعة الزاوية الكاذبة (ημ)، وهو توزيع حساس لاستقطاب بوزون W. تم بناء نماذج مرجعية نقية للاستقطاب (يسارية، يمينية، وطولية) عن طريق وزن أحداث المحاكاة المولدة (المولدة لـ W→μνμ) بناءً على التوزيع الزاوي التحليلي المحدد لكسور الاستقطاب. طُبقت هذه الأوزان على أحداث المحاكاة المعاد بناؤها بالكامل لإنشاء نماذج مرجعية ثنائية الأبعاد في خانات (bins) السرعة الزاوية لبوزون W (yW).
- إجراء المطابقة (Fit Procedure): أُجريت عملية مطابقة احتمالية قصوى ممتدة (binned extended maximum-likelihood fit) على توزيع (pTμ,ημ) لمرشحي W+ و W− بشكل منفصل. استخرجت المطابقة بشكل متزامن عوائد المكونات اليسارية (NL) واليمينية (NR) في كل خانة من خانات yW. أما العائد الطولي (N0) فقد تم تثبيته وفقاً لتنبؤات النموذج المعياري بسبب محدودية الحساسية في نطاق القبول الأمامي.
- الارتيابات المنهجية: تم تقييم الارتيابات المتعلقة بمقياس زخم الميون ودقته، وكفاءة إعادة البناء والتحفيز، ونمذجة الخلفية (بما في ذلك الخطأ في تحديد الهوية الهادرونية)، والنمذجة النظرية (الـ PDFs، مقاييس إعادة التعيين/التجزئة، ونمذجة انتقال الاستقطاب).
المساهمات الرئيسية والنتائج
يقدم هذا العمل أول قياس لكسور الاستقطاب العرضية (fL و fR) لبوزونات W كدالة للسرعة الزاوية في المنطقة الأمامية (0≤yW≤5).
- اعتماد السرعة الزاوية: تُظهر النتائج اعتماداً قوياً على السرعة الزاوية. بالنسبة لبوزونات W+، يرتفع الكسر اليساري fL+ من 0.23 في أدنى خانة لـ yW إلى 0.99 عند أعلى yW. وبالنسبة لبوزونات W−، يتراوح الكسر اليساري fL− بين 0.83 و 0.94 عبر نطاق السرعة الزاوية المقاس.
- المقارنة مع النظرية: تتوافق كسور الاستقطاب العرضية المقاسة مع تنبؤات النموذج المعياري من الرتبة التالية (NLO) المحسوبة باستخدام MadGraph5_aMC@NLO ومجموعات PDF حديثة ضمن إجمالي الارتيابات التجريبية والنظرية.
- الاتجاهات الملحوظة: لوحظ اتجاه متماسك حيث تكون الكسور اليسارية المقاسة أعلى قليلاً (والكسور اليمينية أقل قليلاً) من تنبؤات النموذج المعياري بمستوى يبلغ حوالي انحراف معياري واحد في فترات yW الفردية. ومع ذلك، تظل هذه الانحرافات ضمن نطاق الارتيابات الإجمالية.
الأهمية
يزعم البحث أن هذا القياس يقدم أول تحديد لكسور الاستقطاب العرضي لبوزونات W في المنطقة الأمامية. ومن خلال توسيع قياسات الاستقطاب لتشمل هذا الحيز الكينماتيكي، يختبر التحليل النتوات المميزة لتفاعل التيار المتدفق الكيرالي في فضاء طور لم يكن مستكشفاً سابقاً. تؤكد النتائج اعتماد الاستقطاب المتوقع على السرعة الزاوية، مما يثبت التداخل بين الـ PDFs وكيرالية التفاعل الضعيف. يعد هذا القياس بمثابة مرجع جديد للنمذجة الزاوية والفيضية (fiducial modeling) لإنتاج التيار المتدفق الأمامي، وهو أمر ذو صلة مباشرة بقياسات الدقة المستقبلية للكهرباء الضعيفة والـ PDFs في مصادم الهادرونات الكبير. النتائج الرقمية متاحة عبر HEPData.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.
تصلك أفضل أبحاث high-energy experiments كل أسبوع.
يحظى بثقة باحثين في ستانفورد وكامبريدج والأكاديمية الفرنسية للعلوم.
تفقّد بريدك لتأكيد الاشتراك.
حدث خطأ ما. تعيد المحاولة؟
لا رسائل مزعجة، ويمكنك إلغاء الاشتراك متى شئت.